中考物理中机械效率的定义

摘要:初中物理关于机械效率试题历年来是教学重点内容之一，旨在培养中学生的推理与应用思维．为了更好地帮助学生掌握关于常见的机械效率相关考点，从其定义的理解及基础的计算入手，通过典型例题地分析与求解，引导学生形成良好的做题思考逻辑，实现轻松应对机械效率题型多变性的教学目标．

关键词:机械效率;初中物理;多变性

一、机械效率定义

随着新课标的不断推进，物理核心素养的不断深入，中考物理中关于机械效率的问题成为考查选题的主要方向之一［1］．从理论教学方面来看，近年来对于机械效率知识点的掌握与考查侧重于生产实践类题目，涉及滑轮组的应用、斜面如何高效省力地实现物体的移动、杠杆原理的结合等;从日常实践角度来看，机械效率问题在实际生活生产实践中应用性广，因此在课堂教学中真正让学生理解其内涵是必要的．对于上述功与效率的定义，学生在平时学习与应用过程中易混淆，教学建议学生从本质定义角度出发，表1给出了关于物理机械效率定义理解的主要参数，可看出机械效率实质是一个总小于1的比值．学生在识记公式的基础上须明白其中的物理意义，才能做到面对中考试题时利用定义灵活推导，形成独特的思考过程，下面结合常见机械效率的相关计算题目展开分析．

二、例题计算

例1如图1所示，设斜面底端静置一个G=39．2N木块，现用拉力F使其沿斜面向上做匀速运动至顶端，已知两者之间的摩擦力Ff=9．8N，斜面高H=10m，长L=20m，求此过程中的机械效率为多少?分析:本题是考查学生对于有用功、额外功的区图1分，以及如何准确地找出涉及机械效率求解的主要参数，斜面上的木块向上运动需要克服摩擦力的作用，这一点学生需要引起重视［2］．同时，学生可归纳总结关于斜面物体做功、机械效率的规律，一般而言斜面的机械效率可记忆为:η=W有用W总=GHFL，有用功要结合题意准确分析，本题中的隐含条件—匀速状态，说明摩擦力与拉力大小相等．分析:本题目与例1考查的条件与结果倒置，旨在掌握学生理解机械效率本质的情况，教学课堂建议从不同角度引导学生思考讨论，一定程度上对于简单规律的记忆可帮助学生迅速入手，常规思维解决比值问题可能需要先进行各自参数的具体数值求解，之后进行比较，繁琐性会降低学生的答题速度，不利于整体应试效果的发挥;另一方面学生要真正理解机械效率的定义是机械运动中有用功比值的映射，它是从机械角度进行效能评价，故称之为机械效率［3］．解:因为斜面的机械效率η=W有用W总=GHFL所以可得:η=0．6=W有用W总=400×H100×L，即HL=320正确选项为(D)．例3设现有一辆小汽车需要外力拖动，以滑轮组为设计方案，可承担物重的绳子段数为2，其一侧连接在固定树桩上，另一侧与汽车的端部相连接，已知汽车质量m=3．5×103kg，当滑轮组的拉力F=1．0×103N时，汽车向前运动的距离s=2m，此时该滑轮组的机械效率可发挥至90%，试求:(1)该滑轮组的拉力F所做的功是多少?(2)若汽车运动状态为匀速，则汽车所受的阻力是多少?分析:本题目是将滑轮组实现的机械效率与日常生活应用的综合考查，将平时学生做题训练的垂直方向滑轮组的运动转变为水平方向的滑轮组的运动，相对而言，求解的参数得到了简化，但是需要须具备一定地举一反三思维，抓住滑轮组机械效率定义中涉及的主要参数，逐一找出，其中承重绳子段数n影响滑轮组机械效率的发挥［4］．同时进一步将运动学规律巧妙融合，例如匀速状态则表示拉力与阻力之间存在相等关系，从而在各基础公式识记准确的前提下完成作答．解:(1)因为滑轮组的承重段数为2所以在拉力F作用下，产生的位移s1=n×s=2×2=4m又设该拉力F所做的功为W则W=F·s1=1．0×103×4=4×103J(2)因为滑轮组的机械效率为90%所以整个运动过程的有用功W有用=W×η=4×103×90%=3．6×103J所以该有用功下，汽车所受的拉力F1=W有用/s=1．8×103N又因为汽车做匀速运动，此时汽车所受阻力与拉力是存在平衡所以汽车所受的阻力Ff=1．8×103N总之，(1)关于中考物理中机械效率的计算相关题型，应当引导学生建立这样的思维框架，即机械效率虽然表征的意义与做功多少有关，但是它与功率不同，功率是表征做功的快慢，而机械效率是一种做功有效性的体现．(2)在学生明确了机械效率定义与计算的前提下，要做到机械效率相关公式的熟练应用与理解，平时做题要注意区分“动滑轮”与“静滑轮”、“有摩擦”与“无摩擦”等关键已知信息，以谨慎认真的学习态度，发挥出“能做－会做－不出错”的题解能力．(3)通过引导学生对机械效率定义与计算的专题理解，逐步培养其利用物理知识进行推理思考的能力，帮助学生在应试中轻松完成求解，机械效率的提升因素学生也建议主动思考，活跃思维，为深入提高学生的综合解题能力夯实概念基础．

参考文献:

［1］王凤英．探析中考机械效率的计算命题特点及应试策略［J］．数理化学习:初中版，2020，(3):45－48．

［2］夏兆省，刘旭红．简单机械的机械效率推导题的赏析［J］．理科考试研究:初中版，2017，24(9):52－53．

［3］王建，郑丹丹．促进初中物理"机械效率"概念理解的实践探索［J］．物理教学探讨，2020，38(11):69－71．

［4］张燕蓉．初中科学功、功率与机械效率题型求解［J］．数理化解题研究，2019(8):59－60．

作者：张春艳